なぜ非可視光用のカメラを製造するのにそれほど費用がかかるのですか？

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一般的な民生用カメラは、 ~~390-700 nm~~ 400-1050nm。しかし、なぜ赤外線、紫外線、硬X線などのカメラを製造するのがそれほど難しくて高価なのでしょうか？それらを変える唯一のものは、波長とエネルギーeVです。

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— nFu9DT
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彼らは暗闇の中でそれらの多くを失います。（実際には、光学系が理由の1つです。ガラスまたは透明なプラスチックは、可視スペクトルでは良好なレンズを形成しますが、たとえば、通常のガラスおよびプラストはIRに対して不透明です。湿った空気に

— 溶ける

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ところで、普通のデジタルカメラは赤外線に少し敏感です。携帯電話のカメラをテレビのリモコンの送信機側に向けてみてください。ピンク色または紫色の独特の色が表示されます。時々、カメラは光沢のある表面で反射した太陽光で同じ色を見ることがありますが、人間の目では見えません。

— ジャンヌピンダー14

「ゴーストハンター」カメラとして販売されている、変換されたカメラが300ドルから400ドルの範囲で販売されているようです。すべてを考慮に入れると、実際には合理的に思えます。カメラは、最初にMODを実行できるタイプである必要があります（〜$ 200）。それは、「プロ」カメラのコスト（身体だけで$ 1000以上）をはるかに下回っています。

— クロー14

Swiftのバーストアラート望遠鏡（BAT）のNASAページをチェックして、非常に高エネルギーの光子（15-150 keV、尋ねる人に応じて硬X線またはガンマ線）を検出したいときに奇妙な望遠鏡の設計がどのようになるかを調べてください。

— ニックT 14

@HotLicksが正しくありません。2007年まで、コダックは標準レンズとフィルター（ガラスまたはプラスチック）を使用して使用できる35mmの高速赤外線（HIR）を製造、販売していましたが、700nm未満から900nmまで感度がありました。Ilford、Efke、Rolleiは、通常のフィルムカメラで写真を使用するためのIRフィルムを作成/作成しました。

— mctylr

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それは市場規模に帰着します。そのようなカメラの需要はどこにあり、販売数は生産セットアップ費用を正当化しますか？標準タイプのデジタル一眼レフカメラへの赤外線変換（例：Do It Yourself Digital Infrared Camera Modification Tutorials）を取得し、カメラを紫外線を取り込む「フルスペクトル」タイプに変換できます。（フルスペクトル写真を参照）。波長が短い場合、異なるセンサーが必要になります。これらは、その専門性と少量生産により、非常に高価になる傾向があります。

— ジム・ディアデン
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これに追加するには、ベイヤーフィルターを使用した場合と使用しない場合の同様のセンサーの価格を検討してください。ベイヤーフィルターを追加することは余分な製造工程であるという事実にもかかわらず、ベイヤーフィルターのないセンサーははるかに高価です。同様に、UVをブロックする標準コーティングのないカメラレンズは、はるかに高価です。それはすべて市場規模に関するものです。

— ケビンクルムウィーデ14

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まず、標準のCCDセンサーは 700nmをはるかに超える波長に敏感です。私が知っている限りでは、Siセンサーは可視光よりも近赤外光に対してさらに敏感です。

もちろん、はるかに長い波長で変化します。光が検出されるための条件の1つは、光子にホール電子ペアを作成するのに十分なエネルギーがあることです。このエネルギーしきい値は、特定の半導体材料のバンドギャップです（たとえば、Siの場合：〜1.1 eV）。光子エネルギーは波長に反比例するため（E = h * c / lambda）、特定の半導体材料で検出できる最大波長があります（Siの場合：〜1100 nm）。

カメラの場合、レンズも関係します。ほとんどの種類のガラスは、紫外線に対してあまり透明ではありません。UV透過性に最適化されたレンズは非常に高価です（ただし、安価な代替品はプラスチックレンズです）。

— カード
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既存の答えは両方とも有効ですが、組み合わせて使用することもできます。シンプルなSiセンサーは、可視およびNIRに適しているため、一般的であるため安価です。IRは望ましくないため、通常はブロックされるため、多くの場合、イメージングシステムの変更が必要です。たとえば、CanonのEOS 20Daを参照してください。

シリコンセンサーは、蛍光体コーティングによって UVの使用にかなり簡単に適応します（B + W CCDで改造したウェブカメラでこの自作バージョンを試してみたかったのですが、チャンスはありませんでした）。シンチレーター（通常は光ファイバー結合）を使用すると、X線でも使用できます。

〜1µmを超えてさらにIRに進むには、高価な他の半導体が必要です。 InGaAsは人気のある選択肢ですが、あなたが言うようにとてつもなく高価です-しかし、専用の生産施設が必要なのは驚くことではありません。InGaAsおよびその他のNIRカメラも、米国の輸出規制の目的で軍事技術と見なされています（これは、多くのNATO諸国にも適用されています）。これにより、コンプライアンスに関してカメラメーカーのコストが増加します。

熱放射にまったく敏感なカメラ、または狭いバンドギャップの半導体で作られたカメラは、測定しようとしている画像よりも大きい可能性のある熱ノイズを除去するために大幅な冷却が必要になります。多くの場合、液体窒素のデュワー（材料費+運転費）を意味します。市場には、特にサーマルイメージング向けの新しい技術（非冷却型もあります）が登場していますが、解像度はSi CCDまたはCMOSセンサーよりもはるかに低くなっています。

— クリスH
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あなたの情報は少し古くなっています。VGA解像度（640x480以上）を備えたボロメータタイプのサーマルイメージャーがますます利用可能になり、価格が低下しています。冷却器はペルチェ素子または小型のモーター駆動冷蔵庫のいずれかで冷却または非冷却できます。

— デイブツイード

@DaveTweed更新、ありがとう。私は約160x120以上を見たことはありませんでした。ここでの私の経験はほとんどがSiとInGaAsであるため、時代から少し遅れていたことは驚くことではありません。

— クリスH 14

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可視型とボロメータ型の両方について、安価である理由は、シリコン事業の規模の経済を活用できるからです。

他のテクノロジー（前述のInGaAs、InSbなど）を必要とする波長（エネルギー）に到達するとすぐに、今日のチップの製造に使用されるピザサイズのシリコンウェーハとは異なり、2 "と3"のウェーハを話しています。また、トランジスタは依然としてシリコン製である必要があるため、感光性チップ上の各光検出器からシリコンチップ上のそのピクセルの各検出回路への接続が必要です。メガピクセルのイメージングアレイを使用している場合は、100万の接続を作成する必要があります。

しかし、待ってください。悪化します。光電効果に依存している場合、たとえば3〜5 µmの中波長IRの場合、カメラ自体が生成する熱以上のものが見えるようにカメラを冷却する必要があります。明るく輝くレンズとハウジングを備えた可視カメラを想像してみてください。これがサーマルカメラの住む世界です。最も電力効率の良いクーラーは冷蔵庫タイプであるため、冷却には多くの費用がかかり、通常はノイズも増えます。ペルチェはあなたを液体窒素に連れて行くことはできません。

ああ、ところで、ガラスは約2 µmを超える波長に対して透明ではないため、最後の5世紀の光学系が取り組んできたものとは異なるレンズ素材が必要です。

スペクトルのもう一方の端では、X線をそらすのが難しいため、X線は苦痛です。彼らはすぐに行きたいです。医療用X線用の大きなイメージングアレイは、レンズがないため機能しますが、チャンドラ宇宙望遠鏡のようなもののミラーを見てください。「レンズ」は、コーンに配置された一連の視角ミラーです。

— ConorR
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